河南师范大学本科毕业论文（设计）
（4）控制器发送存储器操作指令：在ROM指令发送给18B20之后，紧接着（不间断）就是发送存储器操作指令了。操作指令同样为8位，共6条，存储器操作指令分别是写RAM数据、读RAM数据、将RAM数据复制到EEPROM、温度转换、将EEPROM中的报警值复制到RAM、工作方式切换。存储器操作指令的功能是命令18B20作什么样的工作，是芯片控制的关键。
（5）执行或数据读写：一个存储器操作指令结束后则将进行指令执行或数据的读写，这个操作要视存储器操作指令而定。如执行温度转换指令则控制器（单片机）必须等待18B20执行其指令，一般转换时间为500uS。如执行数据读写指令则需要严格遵循18B20的读写时序来操作。
若要读出当前的温度数据需要执行两次工作周期，第一个周期为复位、跳过ROM指令、执行温度转换存储器操作指令、等待500uS温度转换时间。紧接着执行第二个周期为复位、跳过ROM指令、执行读RAM的存储器操作指令、读数据（最多为9个字节，中途可停止，只读简单温度值则读前2个字节即可）。如图4-6为 DS18B20相关程序设计流程。
4.3.2单片机串口通信部分
串口通信首先要对串口进行初始化设置。初始化内容包括首先选择同步发送还是异步发送，如果是异步发送的话，选择是正常发送模式还是倍速发送模式，在本设计中采用异步正常模式发送。然后设置开启发送和接收中断使能，并且设置帧格式，通常选择8位数据位，1位停止位。初始化的最后一步是设置通信的波特率。波特率我们选择计算机串口通信用的比较多的9600bps，根据异步正常模式的波特率计算公式 BAUD ? UBRR ，16(? 1)可以算出UBRR=47，所以在设置波特率寄存器的时候，设置UBRRH=0x00，UBRRL=0x2F。
在串口初始化函数完成之后，即可编写发送和接受函数。串口发送和接受函数比较简单，本设计不再赘述。图4-7为串口通信流程图： 4.3.3单片机PWM功率控制部分
Atmega16有16种PWM模式，在本设计中我们选用模式15——快速PWM。PWM的初始化比较简单，在这里我们不予赘述。比较重要的是PID控制器输出的控制量与PWM占空比的关系。此关系的测量需要进行硬件调试才可以达到较为理想的值。
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开始 复位 延时 N 复位成功？ Y 写ROM命令0xCC（跳过ROM匹配） 写ROM命令0x44（启动温度转换） 复位 延时 N 复位成功？ Y 写ROM命令0xCC 写ROM命令0xBE（发送温度命令） 读RAM中的0、1字节 结束 图4-6 DS18B20操作流程 21
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开始 串口初始化 i=0 i<=9 Y 发送数据 i++ 接受数据 图4-7 串口通信流程图
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5 基于PC的上位机编程设计
对于上位机的设计，本设计选择和下位机一样，采取分模块设计的思想。这样有助于的编程和介绍。 5.1 方案设计与选择
上位机的串口通信流程图如下：
串口是否打开？ Y 讲读到的数据转换后送至显示控件 串口初始化 开始
图5-1 上位机串口通信流程图
5.2 上位机各模块设计 5.2.1串口通信模块设计 如图
图5-2 基本的串口通信流程
5.2.2数据处理部分设计
由于串口发送和接受的数据都是字符串的形式。而LabVIEW中显示控件支持的数据类型只有数值型数据。所以在将采集到的数据送往显示控件之前，必须将串口发送上来的采集数据转换成显示控件可以接受的数值型数据。要做到这点在其他的编程语言中可能可能会
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比较麻烦，但在LabVIEW中确实一件相当轻松且有趣的事情。只要在LabVIEW中后面板的“编程”下面的“字符串”子面板中找到“十进制字符串至数值转换”这个子VI就完全可以轻松地实现这个功能。这个子VI及说明如图所示。
图5-3 十进制数字符串至数值转换子VI
在上位机往下位机发送数据时，则需将PID控制算法或者模糊控制算法计算得的数值型数据转换成串口通信中的字符串。和前面一样，这个转换在LabVIEW中的实现也是相当简单。方法如前，在相应的路径下找到“数值至十进制字符串转换”，放在程序中相应的位置即可。此子VI及说明如图所示。
图5-4 数值至十进制数字符串转换
5.2.3 PID控制部分设计
针对于本系统设计，本设计使用最简单的PID.VI即可搭建一个简单的PID控制器，在该VI的输入端给入PID的3个参数值（PIDgains），系统反馈值（process variable），实际期望值（setpoint）以及微分时间（dt），便能得到需要的输出值（output）。
图5-5 PID模块
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